康 凱

（遼寧理工職業(yè)學(xué)院，遼寧錦州121007）

關(guān)于壓力容器環(huán)縫封底焊接技術(shù)的探究

康 凱

（遼寧理工職業(yè)學(xué)院，遼寧錦州121007）

在分析研究中，對國內(nèi)外壓力容器環(huán)縫封底焊接技術(shù)進(jìn)行了分析研究，了解壓力容器環(huán)縫封底焊接技術(shù)對焊縫成形所造成的影響，希望能夠真正發(fā)揮出環(huán)縫封底焊接技術(shù)在壓力容器內(nèi)的作用。

壓力容器；環(huán)縫封底；焊接技術(shù)

壓力容器與傳統(tǒng)鍋爐相比較，通常都是在高溫高壓狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行，因此，壓力容器焊接位置質(zhì)量，對于壓力容器應(yīng)用壽命具有直接性影響。壓力容器在運(yùn)行過程受壓部位較多，例如汽包、集箱，要是由于焊縫質(zhì)量問題進(jìn)而造成容器出現(xiàn)泄露問題，所造成的后果將十分嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)發(fā)展，處理人為操作不當(dāng)造成壓力容器出現(xiàn)安全事故之外，剩余事故基本上都是由于焊接質(zhì)量所造成。焊接位置出現(xiàn)問題主要集中在根部，根部要是并未焊透或者是具有裂紋，都會造成焊縫出現(xiàn)開裂情況。對封底焊接技術(shù)進(jìn)行分析研究，能夠有效提高壓力容器制造質(zhì)量，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 壓力容器封底焊的概況

1.1 手工電弧焊

壓力容器環(huán)縫封底焊接過程中，我國還是以手工電弧焊作為主要方法，例如壓力容器內(nèi)所應(yīng)用到的蒸汽導(dǎo)管或者是汽包等，這些元件全部都是通過手工電弧焊進(jìn)行封底。

蒸汽導(dǎo)管內(nèi)壁厚底大約為70 mm，材料型號為X20CrMoWV121，半徑為184 mm.壓力容器內(nèi)集箱所具有的半徑較小，人根本沒有辦法進(jìn)行其中進(jìn)行封底焊接，所以就需要在集箱外面通過手工進(jìn)行單面焊接。

汽包內(nèi)壁厚度大約為80 mm，材料型號為BHW35.汽包在焊接過程中，內(nèi)部焊條型號為結(jié)607低氫，外部焊條型號為08Mn2Mo.

1.2 埋弧自動焊

埋弧自動焊應(yīng)用范圍較多，例如西德公司所產(chǎn)生的核容器外部焊縫應(yīng)用的就是該焊接方式。埋弧自動焊首先在根部需要通過手工焊接的方式，形成一個高度為10 mm的焊縫，進(jìn)而通過埋弧自動焊的方式將其填平。背部焊接過程中，首先通過電弧對焊縫根根部進(jìn)行處理，根部在經(jīng)過打磨機(jī)探傷之后，通過手工或者是埋弧自動焊形成焊接。埋弧自動焊近幾年在封底焊接上廣泛應(yīng)用，根部焊縫具有良好穩(wěn)定性[1]。

2 壓力容器低頻脈沖TIG封底焊接實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)鎢極氬弧焊在穿透方面所具有的能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于低頻脈沖鎢極氬弧焊。本文在分析研究過程中，主要分析低頻脈沖封底焊一次最大熔透深度，同時探索焊接參數(shù)對焊接成形所造成的影響[1]。

2.1 焊接電弧與焊接參數(shù)

想要將壓力容器根部進(jìn)行焊接，保證焊接均勻，這就需要焊接單位參數(shù)制定較大。壓力容器生產(chǎn)企業(yè)在對脈沖參數(shù)設(shè)定過程中，主要對電弧穿透能力進(jìn)行確定，脈沖頻率數(shù)學(xué)方程式應(yīng)該為f=1/t；脈沖寬度數(shù)學(xué)比值應(yīng)該為t1/t；脈沖能量轉(zhuǎn)化方程式應(yīng)該為：

其中，V表示焊縫焊接速度；U0表示電弧在焊接過程中所需要的平均電壓；I4表示電弧在焊接過程中所需要的平均電流。

2.1.1 焊接電流

焊接電弧所具有的穿透能力與焊接電流之間有著十分緊密關(guān)系，焊接電流主要是由弧柱內(nèi)氣體熱離子與電子二者之間所完成的離子傳導(dǎo)。等離子弧柱是電磁爐作用所形成的，進(jìn)而保證電弧在移動過程中能夠形成等離子小孔。等離子在運(yùn)動過程中會向小孔內(nèi)進(jìn)行移動，這樣就能夠發(fā)現(xiàn)等離子在傳輸過程中速度與電弧穿透深度之間有著十分緊密關(guān)聯(lián)。這樣就能夠通過調(diào)整鎢極尖端直徑的方式，進(jìn)而對電弧電流密度進(jìn)行改變。鎢極尖端直徑要是超過1mm，電流之間密度就會顯著減小。電弧所具有的吹力逐漸降低，熔斷體積等離子小孔所具有的效應(yīng)就會逐漸減小，根部鈍邊情況所發(fā)生的變化，主要是通過電弧在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱量對金屬材料進(jìn)行融化。

在這個情況下，就需要適當(dāng)提升焊接速度，在短時間內(nèi)將熱量進(jìn)行積集，這樣才能夠保證金屬焊透。金屬要是出現(xiàn)未焊透情況，焊接就屬于非穿透電弧類別，焊縫背部在保護(hù)上面僅僅能夠應(yīng)用氣體進(jìn)行保護(hù)，這樣保證溫度停留時間較短，焊接金屬表面不會出現(xiàn)氧化變化，熱影響區(qū)域內(nèi)也不會出現(xiàn)碳化物。低頻脈沖形式在焊接過程中，主要出現(xiàn)的錯誤操作為以下三種：

一是，焊縫速度過快，非常容易出現(xiàn)未焊透問題；

二是，焊縫速度較快，金屬表面容易出現(xiàn)燒穿問題；

三是，焊縫背面所形成的形狀會出現(xiàn)不平整情況。

2.1.2 脈沖頻率

脈沖頻率主要受到焊縫波紋的直接性影響，由公式S=V×1/f就能夠知道，方程式內(nèi)的S主要表示焊縫不同波紋之間所具有的間距，脈沖頻率在降低之后，不脈沖波紋之間所具有的艱巨也會適當(dāng)降低。想要保證焊縫波紋間距較小并且仔細(xì)，低頻脈沖焊接速度就應(yīng)該適當(dāng)降低。焊接連續(xù)在保證的時候，焊縫寬度應(yīng)該控制在波紋間距的一半，同時焊縫寬度應(yīng)該控制在2 cm上面。

從理論層面分析，高頻低速焊接過程中，所得到的焊波更加細(xì)致，焊縫外形較為美觀。科研人員在對不同頻率脈沖熱循環(huán)了解之后發(fā)現(xiàn)，低頻脈沖在焊接過程中，溫度所發(fā)生的變化范圍較大，所起到的脈沖效果也十分明顯。實(shí)驗(yàn)也對焊接電流進(jìn)行了驗(yàn)證，在焊接速度相同的情況下，低脈沖頻率所產(chǎn)生的熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過高脈沖頻率所產(chǎn)生的熱量，主要原因是由于脈沖頻率在提升之后，脈沖變化時間快速減小，脈沖周期縮短，脈沖所起到的效果顯著降低，熱量無法有效集聚。所以，焊接厚度應(yīng)該保持合理，應(yīng)用低頻脈沖，才能夠充分發(fā)揮出脈沖焊接所具有的優(yōu)勢。

2.2 平板對接試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備

在試驗(yàn)過程中，所應(yīng)該到的設(shè)備型號為LH-300等離子體弧焊機(jī)。改型號等離子弧焊機(jī)半徑為1.5 mm，需要逐漸擴(kuò)展到3.5 mm半徑內(nèi)。鎢極尖端結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。噴嘴半徑在增加之后，需要進(jìn)入到鎢板外，這樣等離子弧所具有的壓縮特征額、也就發(fā)生了改變。噴嘴壓縮性能在減弱之后，電弧整體呈現(xiàn)圓錐形狀[2]。在焊接之火，開關(guān)需要人工控制，進(jìn)而對脈沖有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2.2 試板尺寸與裝置

試驗(yàn)過程中所應(yīng)用道德材料為A3鋼，試驗(yàn)材料厚度為5 mm，試驗(yàn)板尺寸一共分為兩種，分別是5× 50×300與10×50×300.試板需要安裝在裝置中間位置，應(yīng)用螺釘對裝置進(jìn)行固定，裝置中間位置上面具有保護(hù)孔，焊接過程中所應(yīng)用的氬氣就是保證間隙背部不出現(xiàn)間隙。

2.2.3 焊接參數(shù)與焊縫成形

本試驗(yàn)內(nèi)所應(yīng)用到的設(shè)備較為簡陋，僅僅能夠?qū)γ}沖電流進(jìn)行調(diào)整，其他參數(shù)全部都是通過手動調(diào)控，例如脈沖頻率、脈沖周期等，除脈沖電流其他參數(shù)出現(xiàn)誤差的可能性較高。試驗(yàn)內(nèi)所應(yīng)用到的試板厚度不同、鈍邊寬度不同，所需要選擇的焊接參數(shù)也就不同，這樣所得到的結(jié)果也就不同[3]。

3 結(jié)束語

本文在對壓力容器環(huán)封底焊接技術(shù)研究之后發(fā)現(xiàn)，壓力容器封底在采取平板對接焊接技術(shù)之后，壓力容器封底焊接質(zhì)量顯著提高。由于壓力容器在焊接過程中，受到較多因素影響，所以操作人員在實(shí)際操作過程中，需要對影響因素進(jìn)行有效控制，有效降低不良因素對壓力容器環(huán)封底焊接所造成的影響，提高壓力容器制造質(zhì)量。

[1]賈倫.小直徑容器內(nèi)環(huán)縫自動MAG焊技術(shù)研究及應(yīng)用[J].焊接技術(shù)，2015（11）：83-85.

[2]龔玉蛟.焊接新技術(shù)在鍋爐壓力容器制造中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011（02）：243-244.

[3]程峰.鍋爐壓力容器焊接自動化技術(shù)和應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2010（08）：28-34.

Research on Welding Technology of Pressure Vessel Joint Sealing Ring

KANG Kai
（Liaoning Polytechnic Career Academy，Jinzhou Liaoning 121007，China）

Based on the analysis of the domestic and foreign research，pressure vessel sealing ring seam welding technology are analyzed and studied，understand the pressure vessel girth welding sealing effect on weld formation caused by technology，hope to be able to really play the back ring seam welding technology in pressure vessel function.

pressure vessel；sealing ring；seam welding technology

TG441

A

1672-545X（2017）04-0112-02

2017-01-17

康凱（1980-），女，遼寧錦州人，教研室主任，碩士研究生，研究方向：汽車檢測與維修